7 лекция

1. Дисциплина: «Нормальная физиология» Профиль подготовки 31.05.02 – Педиатрия НГМУ, кафедра нормальной физиологии и основ

Лекция № 7 Внешнее дыхание,
транспорт газов. Регуляция дыхания
Дисциплина: «Нормальная физиология»
Профиль подготовки
31.05.02 – Педиатрия
НГМУ, кафедра нормальной физиологии и основ
безопасности жизнедеятельности
к.м.н., доцент Арчибасова Елена Алексеевна

2. План лекции

1. Этапы дыхания
2. Биомеханика дыхания
3. Динамика легочного давления и плеврального
давления
4. Газообмен в легких и тканях
5. Функциональная характеристика легких
6. Регуляция дыхания
2

3. Дыхание это

процесс переноса кислорода из
атмосферного воздуха к
клеткам и углекислого газа от
клеток в окружающую среду
3

4. Этапы переноса газов

1. Внешнее дыхание - конвекционный
транспорт воздуха из окружающей
среды в альвеолы и обратно.
2. Диффузия кислорода из альвеол в
кровь легочных капилляров, а
углекислого газа из капилляров в
альвеолы.
3. Транспорт газов кровью конвекционный перенос кислорода и
углекислого газа.
4. Диффузия кислорода из капилляров в
окружающие ткани и углекислого газа
из тканей в капилляры.
4

5.

5

6.

6

7. Структурные особенности аппарата дыхания 1

Ацинус – структурно-функциональная
единица
У взрослого 150 000, объем одного 30- 40
мм3,
В каждом до 2000 альвеол,
Число альвеол в легких 300 миллионов,
Суммарная площадь 80 м2,
Диаметр альвеол 0.2-0.3 мм., каждая
альвеола окружена плотной сетью
7
капилляров.

8. Структурные особенности аппарата дыхания 2

Альвеолярный
эпителий –
2 типа
альвеолоцитов
первого и второго
типа
второго – 3-7% ,
функции - секреция
и репродукция
8

9. Структурные особенности аппарата дыхания 3

Сурфактант обеспечивает
1. повышение растяжимости
легких и уменьшение
работы, совершаемой во
время вдоха
2. стабильность альвеол,
препятствуя их слипанию.
9

10. Структурные особенности аппарата дыхания 4

Основа упругости и эластичности
легких – соединительная ткань.
коллаген растягивается на 2% ,
эластин на 130%.
Соотношение в паренхиме легких
коллаген/эластин
= 2,5/1, в плевре – 10/1,
Ретракция
10

11. Кровоснабжение обеспечивает эффективную диффузию

1. Капилляры. 1) малая величина
капиллярных сегментов, 2) обильная
взаимосвязь, 3) высокая плотность
отдельных капиллярных сегментов на
единицу площади альвеолярной
поверхности,
2. Низкая скорость кровотока
Низкое давление в малом круге – 15-20
мм рт. ст.
3. Площадь капилляров до 80 м2
– Кол-во крови в капиллярах - 200мл
11

12. Внешнее дыхание

осуществляется благодаря:
1. Увеличению объема грудной
клетки обусловленному
движением ребер и диафрагмы
2. Последующему пассивному
уменьшению объема легких.
12

13. Дыхательные мышцы Диафрагма

13

14. Дыхательные мышцы Наружные межреберные мышцы

14

15. Основные инспираторные мышцы

Диафрагма
Наружные косые межреберные
15

16. Благодаря сокращению мышц:

1. Размер грудной клетки увеличивается
2. Легкие пассивно растягиваются
3. Давление в легких становится
ниже атмосферного
4. Создается градиент давлений
5. Воздух свободно поступает в
легкие!
16

17.

18. Основные экспираторные мышцы

Внутренние косые межреберные
Мышцы брюшного пресса
18

19. Легкие всегда находятся в расправленном состоянии!

Какая сила держит легкие в
расправленном состоянии?
19

20. Давление в плевральной полости

20

21. Транспульмональное давление

Между внутренней поверхностью
альвеол и плевральной полостью
существует разность давлений, причем
эта разность всегда в пользу
альвеолярного пространства.
Р транспульмональное =
Р альвеолярное - Р плевральное
21

22. Транспульмональное давление держит легкие в расправленном состоянии

22

23. Функциональное значение транспульмонального давления

1. Легкие в расправленном
состоянии
2. Облегчение вдоха путем
увеличения растяжимости легких
3. Облегчение выдоха - действие
вместе с ретракцией легочной
ткани
23

24.

24

25.

Рплевр = Ральв – Рэласт.тяги легких
Р альвеолярное условно равно 0
25

26. Изменение внутриплеврального давления при дыхании

27. Функциональная характеристика легких

27

28. Легочная вентиляция

МОД - количество воздуха,
которое вдыхается в минуту
МОД = ДО * ЧД
(500мл) (14)
28

29.

30. Альвеолярная вентиляция и легочная вентиляция

МОД = ДО ЧД
МАВ = (ДО - МП) ЧД
В норме альвеолярная вентиляция
составляет 70 - 75 % величины МОД
30

31. Коэффициент вентиляции альвеол

В альвеолах к концу спокойного выдоха
находится около 2500 мл воздуха
(ФОЕ), во время вдоха в альвеолы
поступает 350 мл воздуха,
следовательно, обновляется лишь 1/7
часть альвеолярного воздуха
(2500/350 = 7.1).
31

32. Газовый состав альвеолярного воздуха % (мм.рт.ст.)

Газ
Атмосферный
Альвеолярный
Выдыхаемый
О2
20,85 (160)
15,5 (120)
СО2
0,03 (0,2)
13,5 (104)
5,3 (40)
N2
78,62 (596)
74,9 (569)
74,6 (566)
Н2О
0,5 (3.8)
6,3 (47)
6,2 (47)
Общий
100 (760)
100 (760)
100 (760)
3,7 (27)
32

33. ПАРЦИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ ГАЗОВ В мм.рт.ст.

Альвеолярный Артериальн
воздух
ая кровь
Венозная
кровь
Рабочая
ткань
О2
100
100
40
10-20
СО2
40
40
46
60
33

34.

34

35. Диффузия газов через аэрогематический барьер

Q газа = S DK (P1-P2) /T
Для кислорода
Р1-Р2 = 100 – 40 = 60 мм рт.ст
Для углекислого газа
Р1-Р2 =46 – 40 = 6 мм рт.ст
35

36.

36

37.

37

38. 3 этап Транспорт кислорода кровью

38

39.

39

40.

Нв + 4 О2
Нв (О2)4
?
40

41.

41

42.

42

43. Изменение свойств Нb

43

44. Сдвиг кривой диссоциации вправо (снижение способности удерживать О2)

• при высоком содержании СО2 ,
• низком рН,
• высокой температуре,
• высокой концентрации 2-3 ДФГ
44

45.

45

46.

46

47. Количество кислорода, которое может связать гемоглобин при условии его полного насыщения, называется кислородной емкостью крови

(КЕК)
1грамм Нв связывает 1,39 мл О2 ,
140*1,39 = 194,6 мл О2/1 литр крови
47

48. Основные транспортные формы углекислого газа:

1. в виде бикарбонатов калия и
натрия в эритроцитах и плазме 80
– 90 %
2. в виде карбаминовых соединений
гемоглобина – 5 – 15 %
3. в физически растворенном виде – 5
– 10 %
48

49.

Установлено, что Повышение
напряжения СО2 в
артериальной крови
приводит к увеличению
МОД
49

50. Главный регулятор

Основной целью дыхания является
доставка клеткам кислорода,
но вентиляция легких регулируется
преимущественно в соответствии с
продукцией в организме двуокиси
углерода
50

51.

Как регуляторная система узнает
о том, что изменен газовый
состав внутренней среды?
51

52. Хеморецепторы

1. В продолговатом мозге центральные (медуллярные)
хеморецепторы и
2. в сосудистых рефлексогенных
зонах - периферические
(артериальные)
хеморецепторы.
52

53. Центральные хеморецепторы

53

54. Механизм возбуждения

Центральные
хеморецептивные нейроны
возбуждаются только при
действии на них повышенных
концентраций ионов
водорода
54

55.

55

56.

56

57. Чувствительные нейроны

57

58. ! Порог реакции – 0,01 ед. рН

58

59.

59

60. Механизм возбуждения

Главным стимулятором
активности каротидных тел
является гипоксия – снижение
напряжения кислорода в
артериальной крови.
60

61. Мембрана клеток 1 типа

61

62. Дыхательный центр 1885 год Н.А. Миславский

совокупность связанных между собой
нейронов ЦНС обеспечивающих
1) координированную ритмическую
деятельность дыхательных мышц
2) приспособление дыхания к
меняющимся условиям окружающей и
внутренней среды.
62

63.

63

64.

Нейроны, активность которых
соответствует фазам дыхательного
цикла были названы
дыхательными нейронами.
Дыхательные нейроны делятся
на инспираторные и
экспираторные
64

65. Инспираторные нейроны ДЦ

Получают стимул
возбуждения от
хеморецепторов –
о
газовом составе крови
65

66. Эфферентный путь

1. Нейроны дорсальной группы посылают
аксоны к диафрагмальным
мотонейронам расположенным в
шейном отделе.
2. Нейроны вентральной группы
посылают аксоны к спинномозговым
мотонейронам межреберных мышц и
мышц живота.
66

67.

67

68. Рефлекторная регуляция МОД

СО2
68

69. Механорецепторы

1) рецепторы растяжения легких,
2) ирритантные рецепторы,
3) J - рецепторы юкстакапиллярные рецепторы
легких
69

70. Информация

к экспираторным
нейронам
по чувствительным веточкам
блуждающего нерва
70

71. Результат возбуждения

Возбуждение рецепторов
растяжения легких вызывает
рефлекторное торможение вдоха
и переход к выдоху.
Этот рефлекс называется
инспираторно-тормозящим
рефлексом Геринга-Брейера.
71

72.

Грудная
клетка
72

73. Пневмотаксический центр

Структурам моста, необходимым
для поддержания полноценного
дыхания Люмсден в 1923 году дал
название пневмотаксический
центр (ПТЦ).
73

74.

После перерезки мозга ниже
моста у экспериментальных
животных наблюдается
длительный выдох, который
редко прерывается резким
вдохом, такое дыхание
называется гаспинг.
74

75. Перерезка мозга ниже варолиевого моста

гасп
75

76. Нейроны ПТЦ получают информацию от бульбарного центра.

1. инспираторно-экспираторные
2. экспираторно-инспираторные
3. фазовоохватывающие
при нарушении связей с бульбарным
центром нейроны ПТЦ теряют свою
активность
76

77. Импульсы от ПТЦ поступают к дыхательным нейронам продолговатого мозга

Физиологическая роль ПТЦ:
1. стабилизация и ускорение ритма
2. облегчение переключения
дыхательных фаз
77

78.

Пневмотаксический центр
+
Инспираторные
нейроны
+
+
Экспираторные
нейроны
Мотонейроны диафрагмального Мотонейроны экспираторных
нерва
мышц
78

79. Регуляция просвета бронхов

1. Сокращение гладких мышц и сужение
бронхов происходит при действии
ацетилхолина парасимпатических
нервных окончаний на Мхолинорецепторы.
2. Через 2-адренорецепторы
катехоламины мозгового вещества
надпочечников и норадреналин
симпатических нервных окончаний
оказывают расслабляющее действие на
гладкие мышцы, происходит
расширение бронхов
79

80. Физиологические эффекты, которые оказывают БАВ, содержащиеся в тучных клетках

гиперсекреция слизи, отек
слизистой, и бронхоспазм.
• Сужение бронхов вызывает гистамин
(Н1 - эффект), простагландины,
ацетилхолин, тромбоксан, брадикинин.
• Гиперсекрецию слизи вызывают
гистамин (Н2 - эффект), ацетилхолин,
адреналин, простагландины.
80

81. Литература

Основная литература
•Физиология человека. Compendium : учебник для студентов
вузов / ред. Б. И. Ткаченко. - 3-е изд.,испр.иперераб. - М. :
ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 496 с.
•Физиология человека : учебник / ред. В. М. Покровский [и др.].
- 2-е изд.,перераб.и доп. - М.: Медицина , 2007. - 656 с. : ил. •Нормальная физиология [Электронный ресурс] : учебник /
Орлов Р.С., Ноздрачев А.Д. - 2-е изд., испр. и доп. - М. :
ГЭОТАР-Медиа, 2010. –
http://www.rosmedlib.ru/book/ISBN9785970416624.html
•Дополнительная литература
•Общий курс физиология человека и животных / Под ред.
А.Д.Ноздрачева, 1991. Т.2.
•Физиология человека / Под ред. Р.Шмидта, Г.Тевса , 1996.